CN102094722A - 空气辅助的启动停止方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气辅助的启动停止方法和系统。在本发明的一个示例性实施例中，提供一种控制具有多个气缸的发动机的方法。所述方法包括：将存储空气从蓄能器选择性地释放到所述多个气缸中的第一气缸；以及在所述多个气缸中的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

Description

空气辅助的启动停止方法和系统

技术领域

本发明的示例性实施例涉及发动机系统，且更具体地涉及用于启动和停止发动机的方法和系统。

背景技术

在一些情况下，内燃机借助于电力起动机和蓄电池开始操作。蓄电池将高功率（例如，200-600安培的电流）提供给电力起动机。使用该功率，电动机转动或发动发动机。

这种启动系统给发动机系统提供增加的成本。此外，这种启动操作可能在发动机上产生磨损。因而，期望能够在不使用起动机和蓄电池的情况下启动内燃机。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种控制具有多个气缸的发动机的方法。所述方法包括：将存储空气从蓄能器选择性地释放到所述多个气缸中的第一气缸；以及在所述多个气缸中的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

方案1. 一种控制具有多个气缸的发动机的方法，所述方法包括：

将存储空气从蓄能器选择性地释放到所述多个气缸中的第一气缸；以及

在所述多个气缸中的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

方案2. 根据方案1所述的方法，其中，将存储空气从蓄能器选择性地释放到第一气缸在第一气缸处于膨胀冲程时发生。

方案3. 根据方案2所述的方法，还包括：控制发动机以在膨胀冲程停止第一气缸。

方案4. 根据方案1所述的方法，还包括：在蓄能器中存储来自于第一气缸的空气。

方案5. 根据方案5所述的方法，还包括：基于压力阈值来调节蓄能器中的存储空气。

方案6. 一种用于发动机系统的发动机控制系统，所述发动机系统包括具有多个气缸的发动机，所述控制系统包括：

第一阀，与发动机的第一气缸流体连通；和

发动机启动模块，通过选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸且通过在发动机的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，所述发动机启动模块启动发动机，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

方案7. 根据方案6所述的控制系统，其中，在第一气缸处于膨胀冲程时，发动机启动模块选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸。

方案8. 根据方案7所述的控制系统，还包括发动机停止模块，所述发动机停止模块选择性地控制发动机以在膨胀冲程停止第一气缸。

方案9. 根据方案6所述的控制系统，还包括：

第二阀，与第一气缸流体连通；和

压力存储模块，所述压力存储模块选择性地控制第二阀以在蓄能器中保持来自于第一气缸的空气压力。

方案10. 根据方案9所述的控制系统，其中，第二阀是被动止回阀和主动控制阀中的至少一种。

方案11. 根据方案6所述的控制系统，其中，第一阀是主动控制阀。

方案12. 一种车辆，包括：

具有多个气缸的发动机；

蓄能器，与所述多个气缸中的第一气缸流体连通，其中，蓄能器存储空气；

设置在第一气缸和蓄能器之间的第一阀；以及

控制模块，通过选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸且通过在发动机的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，所述控制模块启动发动机，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

方案13. 根据方案12所述的车辆，其中，发动机具有四个气缸，且其中，第一气缸是第一位置气缸，第二气缸是第三位置气缸。

方案14. 根据方案12所述的车辆，其中，在第一气缸处于膨胀冲程时，控制模块选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸。

方案15. 根据方案14所述的车辆，其中，所述控制模块控制发动机以在膨胀冲程停止第一气缸。

方案16. 根据方案14所述的车辆，还包括设置在第一气缸和蓄能器之间的第二阀，其中，第二阀控制蓄能器中的空气压力。

方案17. 根据方案16所述的车辆，其中，第二阀是被动止回阀和主动控制阀中的至少一种。

方案18. 根据方案14所述的车辆，其中，第一阀是主动控制阀。

本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述结合附图显而易见。

附图说明

其它目的、特征、优点和细节在实施例的以下详细描述中仅通过示例的方式显现，以下详细描述参考附图，在附图中：

图1是示出了包括根据示例性实施例的发动机启动/停止系统的发动机系统的功能框图；

图2是示出了根据示例性实施例的发动机系统的控制模块的数据流图；和

图3是示出了根据示例性实施例的发动机启动/停止方法的流程图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，且不旨在限制本发明、应用或使用。应当理解的是，在附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如本文所使用的，术语“模块”指的是专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器（共享的、专用的、或组）和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适的部件。

现在参考图1，框图示出了车辆11的示例性发动机系统10，发动机系统10包括根据示例性实施例的发动机启动/停止系统。发动机系统10包括发动机12，发动机12燃烧空气和燃料混合物以产生驱动扭矩。所示发动机12是根据进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程操作气缸的四冲程内燃机。可以理解的是，发动机启动/停止系统可应用于各种内燃机配置且并不限于该示例。

在图1所示的示例性发动机系统10中，在发动机12的操作期间，空气通过节气门16抽吸到进气歧管14中。节气门16调节进入进气歧管14的空气质量流量。进气歧管14内的空气分配给气缸18a-18d。虽然示出了四个气缸18a-18d，但是可以理解的是，本发明的发动机启动/停止系统可以在具有多个气缸的发动机12中实施，包括但不限于2、3、4、5、6、8、10和12个气缸。

每个气缸18a-18d与燃料喷射器19、进气阀20、排气阀24和任选地火花塞22相连。例如，燃料喷射器19将燃料喷射到气缸18a（例如，直接喷射）中。燃料与通过进气口抽吸到气缸18a中的空气结合。燃料喷射器19可以是与电子或机械燃料喷射系统相关联的喷射器、用于将燃料与进气空气混合的汽化器或另一个系统的喷嘴或端口。燃料喷射器19被控制以在气缸18a内提供期望空气-燃料（A/F）比。在各个其它实施例中，发动机12是稀操作发动机，其中，燃料喷射器19被控制在气缸18a内提供期望燃料量。

进气阀20选择性地开启和关闭以允许空气进入气缸18a。进气阀位置通过进气凸轮轴26调节。活塞（未示出）压缩气缸18a内的空气/燃料混合物。在各个实施例中，火花塞22启动空气/燃料混合物的燃烧，从而驱动气缸18a中的活塞。活塞继而驱动曲轴（未示出）以产生驱动扭矩。当排气阀24处于开启位置时，气缸18a的燃烧排气被强制排出排气口。排气阀位置由排气凸轮轴28调节。排气通过排气歧管30离开发动机12，在排气系统（未示出）中被处理，且被释放到大气。

为了开始发动机12的操作，提供根据本发明的发动机启动/停止系统32。发动机启动/停止系统32包括蓄能器34和一个或多个阀36、38，且与发动机12的单个气缸18a、18b、18c或18d（下文称为气缸18）相关联。在各个实施例中，所述一个或多个阀36、38沿一个或多个管道40、42设置在第一发动机气缸18a和蓄能器34之间。可以理解的是，发动机启动/停止系统32可以与发动机12的任何一个气缸18相关联且不限于该示例。

在图1的示例中，压力控制阀36被选择性地控制以用来自于第一气缸18a的压力装载蓄能器34。在各个实施例中，压力控制阀36是被动止回阀。卸压阀38被选择性地控制以将蓄能器34中的存储压力释放到第一气缸18a。在各个实施例中，卸压阀38是主动控制阀（即，火花点火直接喷射（SIDI）喷射器型阀）。压力传感器44感测蓄能器34内的压力且基于此产生压力信号。

控制模块46接收压力信号和各个其它发动机传感器信号，且基于此控制发动机12和发动机启动/停止系统32。一般而言，控制模块46管理蓄能器34中压力的存储和释放，且基于所管理的压力来控制发动机12的启动和停止。

现在参考图2，数据流图示出了可以嵌入在控制模块46内的发动机启动/停止系统的各个实施例。根据本发明的发动机启动/停止系统的各个实施例可包括嵌入在控制模块46内的任何数量的子模块和/或数据库。可以理解的是，图2所示的子模块可以组合和/或进一步细分以类似地控制发动机系统10。控制系统的输入可以从车辆11感测、从车辆11内的其它控制模块（未示出）接收、和/或由控制模块46内的其它子模块（未示出）确定。在图2所示的各个实施例中，控制模块46包括压力存储模块50、发动机停止模块52和发动机启动模块54。

压力存储模块50接收由压力传感器44（图1）生成的压力信号56作为输入。基于压力信号56，压力存储模块50管理蓄能器34（图1）内的压力量。在一个示例中，压力存储模块50经由控制阀控制信号57来控制压力控制阀36（图1）以同步地取样从第一气缸18a（图1）释放的压力，直到压力信号56指示蓄能器34（图1）内的压力已经达到预定阈值为止。压力存储模块50生成压力值58，压力值58指示根据压力信号56的当前压力水平和/或指示是否满足阈值压力。

发动机停止模块52接收发动机停止请求60和压力值58作为输入。发动机停止请求60可以基于发动机系统10（图1）的一个或多个操作状况产生。在一个示例中，发动机停止请求60基于发动机12的驱动情形产生，例如，在没有车辆速度的情况下的延长怠速状况。在各个其它示例中，发动机停止请求60基于点火停止请求产生，以关闭车辆11（图1）。

基于发动机停止请求60，发动机停止模块52评估压力值58。如果压力值58指示压力水平足以重新启动发动机12（图1），那么发动机停止模块52生成一个或多个火花控制信号62、节气门控制信号63、进气阀控制信号64、排气阀控制信号66、和/或燃料控制信号68，以关闭发动机12（图1）。在各个实施例中，发动机停止模块52生成所述一个或多个信号62-68，使得与发动机启动/停止系统32（图1）相关联的气缸在膨胀/做功冲程停止。假定图1的示例，发动机停止模块52生成所述一个或多个信号62-68，使得发动机12（图1）的第一气缸18a（图1）在膨胀/做功冲程停止。

如果压力值58指示压力水平不足以重新启动发动机12（图1），那么发动机12（图1）的停止被延迟，直到已经满足充分的压力水平。在各个实施例中，可以在发动机启动/停止系统32（图1）上执行诊断方法以确保在延迟发动机12（图1）的停止之前可以满足压力水平。

发动机启动模块54接收发动机启动请求70和压力值58作为输入。发动机启动请求70可以基于发动机系统10（图1）的一个或多个操作状况产生。在一个示例中，发动机启动请求70基于发动机12（图1）的驱动情形和/或车辆状况（例如，踩下离合器踏板和/或释放制动踏板）来产生。在各个其它示例中，发动机启动请求70基于点火开通请求产生，以发动车辆11（图1）。

基于启动请求70，发动机启动模块54评估压力值58以确定是否存储启动发动机12（图1）的充分压力。如果压力值58指示压力水平足以重新启动发动机12（图1），那么发动机启动模块54生成控制阀控制信号72，以选择性地开启和关闭卸压阀38（图1）以便启动发动机12（图1）。在各个实施例中，发动机启动模块54生成所述控制阀控制信号72，以在期望发动机启动时开启卸压阀38（图1）。卸压阀38（图1）被控制在开启位置以将蓄能器34（图1）内的存储空气释放到气缸18（图1）中，以通过下一次气缸点火机会来旋转发动机12（图1）。一旦下一次点火机会发生，卸压阀38（图1）被控制在关闭位置，从而蓄能器34可以被装载用于下一次启动-停止事件。

基于空气释放到气缸18（图1）中，发动机启动模块54还控制将发生下一次点火机会的气缸18c（图1）的燃料喷射和火花定时。在各个实施例中，发动机启动模块54在卸压阀38（图1）处于开启位置时生成燃料控制信号74，以控制气缸18c（图1）的燃料。发动机启动模块然后任选地生成火花控制信号76，以控制气缸18（图1）中的火花以点火燃料和空气混合物。火花定时可以根据常规火花定时方法（即，在上止点处或附近）。发动机启动模块54生成随后的燃料控制信号74和火花控制信号76，从而随后气缸18a、18b和18d然后以合适的点火顺序供应燃料和点火，以完成和保持启动过程。

在一个示例中，当第一气缸18a（图1）与蓄能器34（图1）相关联且在膨胀/做功冲程停止时，发动机启动模块54生成燃料控制信号74，从而在卸压阀38（图1）处于开启位置时燃料喷射到第三气缸18c（图1）中（要点火的下一个气缸）。发动机启动模块54然后生成火花控制信号76，以控制喷射燃料的第三气缸18c（图1）的火花。卸压阀38（图1）然后被控制在关闭位置，从而蓄能器34可以被装载用于下一次启动-停止事件。

然而，如果压力值58指示压力水平不足以重新启动发动机12（图1），那么发动机启动模块54经由常规控制信号78基于常规启动方法（即，起动机）来重新启动发动机12。

现在转向图3且继续参考图1和2，流程图示出了可以由根据本发明的各个方面的图2控制模块46执行的发动机启动/停止控制方法。可以理解的是，根据本发明，方法内的操作顺序并不限于图3所示的次序执行，而能以可应用的且根据本发明的一种或多种不同顺序执行。

在各个实施例中，所述方法可以被排定以基于预定事件运行和/或在车辆11操作期间连续地运行。

在一个示例中，方法可以在100开始。在110和120评估发动机操作请求70、60。当在110未接收发动机启动请求70且在120未接收发动机停止请求60时，发动机12处于操作中。在130，蓄能器34经由压力控制阀36（即，打开压力控制阀36）用来自于气缸18的压力装载。之后，方法继续在110和120监测发动机操作请求70、60。

当在110未接收发动机启动请求70而在120接收发动机停止请求60时，在140评估压力值58。如果在140压力值58大于或等于预定压力阈值，那么在150停止发动机12，使得与蓄能器34相关联的气缸18（第一气缸18a）在膨胀/做功冲程中停止。在各个实施例中，发动机12经由一个或多个火花控制信号62、节气门控制信号63、阀控制信号64、66和燃料控制信号68以这种方式停止。然而，如果在140压力值58小于预定压力阈值，那么在160延迟发动机的停止以允许蓄能器继续装载，直到在140满足充分的压力水平为止。之后，在150停止发动机12且方法继续在110和120监测发动机操作请求70、60。

当在110接收发动机启动请求70时，在170评估蓄能器34中的压力。如果在170蓄能器34中的压力大于或等于压力阈值，那么在190-230使用蓄能器34中的压力来重新启动发动机12。然而，在170，如果蓄能器34中的压力小于压力阈值，那么在180执行启动发动机12的替代方法。

为了经由存储压力来重新启动发动机12，在190，第二阀（V2）38被控制开启，以将压力释放到与蓄能器34相关联的气缸18（第一气缸18a）中。在200和210分别控制下一个点火气缸18（第三气缸18c）的燃料和火花。一旦气缸18完成点火事件，在220，第二阀（V2）38被控制关闭。在230，随后气缸18（第一气缸18a、第二气缸18b和第四气缸18d）的燃料和火花被控制以完成发动机12的启动。之后，方法继续在110和120监测发动机操作请求70、60。

虽然本发明已经参考示例性实施例进行描述，但是本领域技术人员将理解的是，可以作出各种变化且等价物可替代其元件，而不偏离本发明的范围。此外，可以作出许多修改以使得具体情况或材料适合于本发明的教导，而不偏离其实旨范围。因而，本发明并不旨在限于作为设想用于实施本发明的最佳模式公开的具体实施例，而本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种控制具有多个气缸的发动机的方法，所述方法包括：

将存储空气从蓄能器选择性地释放到所述多个气缸中的第一气缸；以及

在所述多个气缸中的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将存储空气从蓄能器选择性地释放到第一气缸在第一气缸处于膨胀冲程时发生。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：控制发动机以在膨胀冲程停止第一气缸。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在蓄能器中存储来自于第一气缸的空气。

5.根据权利要求5所述的方法，还包括：基于压力阈值来调节蓄能器中的存储空气。

6.一种用于发动机系统的发动机控制系统，所述发动机系统包括具有多个气缸的发动机，所述控制系统包括：

第一阀，与发动机的第一气缸流体连通；和

发动机启动模块，通过选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸且通过在发动机的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，所述发动机启动模块启动发动机，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，在第一气缸处于膨胀冲程时，发动机启动模块选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸。

8.根据权利要求7所述的控制系统，还包括发动机停止模块，所述发动机停止模块选择性地控制发动机以在膨胀冲程停止第一气缸。

9.根据权利要求6所述的控制系统，还包括：

第二阀，与第一气缸流体连通；和

压力存储模块，所述压力存储模块选择性地控制第二阀以在蓄能器中保持来自于第一气缸的空气压力。

10.一种车辆，包括：

具有多个气缸的发动机；

蓄能器，与所述多个气缸中的第一气缸流体连通，其中，蓄能器存储空气；

设置在第一气缸和蓄能器之间的第一阀；以及

控制模块，通过选择性地控制第一阀以将存储空气释放到第一气缸且通过在发动机的第二气缸的压缩冲程期间控制第二气缸的燃料和火花中的至少一个，所述控制模块启动发动机，其中，第二气缸是要点火的下一个可用气缸。

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